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Biologie · Klasse 9 und 10 · Kapitel

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Nervensystem und Gehirn

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

Wie lange braucht ein Reiz vom großen Zeh bis ins Gehirn?

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Für die Lehrkraft: Schnelle Nervenfasern leiten mit bis zu 120 Metern in der Sekunde. Bei etwa 1,8 Metern Weg dauert es also nur rund 15 bis 20 Tausendstel Sekunden. Langsame Schmerzfasern brauchen viel länger. Quelle: Lehrbuchwissen: Leitungsgeschwindigkeit von Nervenfasern (zum Beispiel Schmidt, Lang und Heckmann, Physiologie des Menschen).

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
  • Merken kommt ins Heft
  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
  • Üben selbst rechnen
  • Achtung typischer Fehler
  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

1Ich kann den Weg vom Reiz zur Reaktion beschreiben und Sinnesorgan, Nerv und Gehirn zuordnen.

EntdeckenFrage

Wie lange braucht ein Reiz vom großen Zeh bis ins Gehirn?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Schnelle Nervenfasern leiten mit bis zu 120 Metern in der Sekunde. Bei etwa 1,8 Metern Weg dauert es also nur rund 15 bis 20 Tausendstel Sekunden. Langsame Schmerzfasern brauchen viel länger.

MerkenVom Reiz zur Reaktion

Ein Reiz trifft eine Sinneszelle, sie bildet daraus elektrische Signale.

Nerven leiten sie zum Gehirn, dort entsteht die Wahrnehmung. Ein Nerv leitet den Befehl zum Muskel.

BeispielVom Reiz zur Reaktion

Welche Aufgabe hat das Gehirn in der Kette vom Reiz zur Reaktion? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Sinneszellen nehmen auf.
  2. Das Gehirn verarbeitet.
  3. Der Muskel führt aus.
  1. Sinneszellen nehmen auf.
  2. Das Gehirn verarbeitet.
  3. Der Muskel führt aus.
Ergebnis:
Es verarbeitet die Signale und sendet den Befehl für die Reaktion.

AchtungStationen von Reiz und Reaktion vertauscht

So nicht
Reiz, Muskel, Nerv, Gehirn, Reaktion.
So richtig
Reiz, Sinneszelle, sensorischer Nerv, Gehirn, motorischer Nerv, Muskel, Reaktion.

Gehe den Weg der Signale: Sinneszelle nimmt auf, Nerv leitet zum Gehirn, ein zweiter Nerv leitet zum Muskel.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Wo entsteht beim Sehen das Bild, das wir wahrnehmen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Das Auge nimmt Licht auf.
    Lösung zeigen
    1. Das Auge nimmt Licht auf.
    2. Die Signale gehen zum Gehirn.
    3. Dort wird daraus ein Bild.
    Ergebnis:
    im Gehirn
  2. ●2
    Was erklärt den Phantomschmerz nach einer Amputation? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Wahrnehmung entsteht im Gehirn.
    2. Das Gehirn ordnet Signale dem Körperteil zu.
    3. Das Glied selbst ist nicht nötig.
    Ergebnis:
    Das Gehirn bekommt weiter Signale aus dem Nervenstumpf und deutet sie als Schmerz im fehlenden Glied.
  3. ★3
    Warum reagiert jemand auf einen lauten Knall manchmal erst, wenn er erschrocken ist? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Jede Station kostet Zeit.
    2. Die Reaktion kommt erst nach den Signalwegen.
    3. Das nennt man Reaktionszeit.
    Ergebnis:
    Das Signal braucht Zeit durch Sinneszellen, Nerven und Gehirn, bevor die Reaktion beginnt.

2Ich kann Gehirn, Rückenmark und Nerven als Zentrales und Peripheres Nervensystem ordnen und die Aufgaben der Gehirnteile nennen.

EntdeckenFrage

Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Etwa 86 Milliarden. Dazu kommen ungefähr ebenso viele Stütz- und Hilfszellen. Jede Nervenzelle ist mit Tausenden anderen verbunden.

MerkenZentrales und peripheres Nervensystem

Gehirn und Rückenmark bilden das Zentrale Nervensystem.

Die Nerven außerhalb sind das Periphere Nervensystem. Großhirn, Kleinhirn und Hirnstamm haben verschiedene Aufgaben und arbeiten zusammen.

BeispielZentrales und peripheres Nervensystem

Wo verlaufen die Nerven, die vom Gehirn zu den Beinen führen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Rückenmark ist die Hauptleitung.
  2. Von dort gehen Nerven zu den Beinen ab.
  1. Das Rückenmark ist die Hauptleitung.
  2. Von dort gehen Nerven zu den Beinen ab.
Ergebnis:
durch das Rückenmark in der Wirbelsäule und dann als periphere Nerven

AchtungZentrales und peripheres Nervensystem verwechselt

So nicht
Das Rückenmark gehört zum peripheren Nervensystem.
So richtig
Gehirn und Rückenmark bilden das Zentrale Nervensystem. Alle Nerven außerhalb sind das Periphere Nervensystem.

Zentral sind Gehirn und Rückenmark. Peripher sind die Nerven, die zu Organen und Muskeln laufen.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Was gehört zum Zentralen Nervensystem, was zum Peripheren? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Zentral sind Gehirn und Rückenmark.
    Lösung zeigen
    1. Zentral sind Gehirn und Rückenmark.
    2. Peripher sind die Nerven, die davon abgehen.
    Ergebnis:
    Gehirn und Rückenmark zentral, alle Nerven außerhalb peripher
  2. ●5
    Eine Person kann nach einem Unfall nicht mehr sprechen, atmet aber normal. Welcher Teil ist am ehesten betroffen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Sprache gehört zum Großhirn.
    2. Atmung steuert der Hirnstamm.
    3. Sie läuft hier normal weiter.
    Ergebnis:
    das Großhirn
  3. ★6
    Warum wird das Nervensystem als System bezeichnet? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ein System besteht aus zusammenwirkenden Teilen.
    2. Gehirn, Rückenmark und Nerven sind verbunden.
    Ergebnis:
    Viele Teile mit eigenen Aufgaben arbeiten zusammen und tauschen Signale aus.

3Ich kann den Bau einer Nervenzelle beschreiben und die Leitungszeit berechnen.

EntdeckenFrage

Warum zählt ein Start in der Leichtathletik als Fehlstart, wenn er weniger als eine Zehntelsekunde nach dem Startschuss erfolgt?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Die Wettkampfregeln gehen davon aus, dass Hören, Weiterleiten, Entscheiden und Anspannen der Muskeln mindestens etwa 0,1 Sekunden dauern. Wer schneller losläuft, hat vorher gestartet.

MerkenBau und Leitung der Nervenzelle

Dendriten nehmen Signale auf, der Zellkörper verarbeitet sie, das Axon leitet sie weiter.

Markscheiden beschleunigen die Leitung auf bis zu 120 Meter in der Sekunde. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.

BeispielBau und Leitung der Nervenzelle

Wie viele Nervenzellen hat das menschliche Gehirn ungefähr? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Azevedo und andere zählten 2009 etwa 86 Milliarden.
  2. Milliarde ist tausend Millionen.
  1. Azevedo und andere zählten 2009 etwa 86 Milliarden.
  2. Milliarde ist tausend Millionen.
Ergebnis:
etwa 86 Milliarden

AchtungNerv als Stromkabel gedacht

So nicht
Nerven leiten Strom wie ein Kabel, und die Signale sind so schnell wie Licht.
So richtig
Nerven leiten elektrische Impulse, die sich als Welle am Axon entlang fortpflanzen. Sie sind viel langsamer als Strom im Kabel: höchstens 120 Meter in der Sekunde.

Die Signale in Nerven sind Wellen am Axon, kein Strom im Draht. Sie sind etwa zehn Millionen Mal langsamer als Licht.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Wo endet das Axon einer Nervenzelle? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Am Ende teilt sich das Axon.
    Lösung zeigen
    1. Am Ende teilt sich das Axon.
    2. Die Endknöpfchen geben Botenstoffe ab.
    Ergebnis:
    in den Endknöpfchen an der Synapse
  2. ●8
    Warum leiten Fasern mit Markscheide schneller? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Markscheide ist eine Hülle.
    2. Sie hat Lücken.
    3. Der Impuls überspringt Abschnitte.
    Ergebnis:
    Der Impuls springt zwischen den Lücken der Markscheide weiter.
  3. ★9
    Ein Axon ist 1 Meter lang. Warum ist es bei vielen Fasern trotzdem schneller als ein Radfahrer? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. 120 Meter in der Sekunde mal 3,6 ergibt etwa 430 Kilometer pro Stunde.
    2. Das ist schneller als ein Radfahrer, aber viel langsamer als Licht.
    Ergebnis:
    Markhaltige Fasern leiten bis zu 120 Meter in der Sekunde, das sind mehr als 400 Kilometer pro Stunde.

4Ich kann die Übertragung an der Synapse erklären und die Wirkung von Giften und Drogen darauf beziehen.

EntdeckenFrage

Warum macht Kaffee wach?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Koffein blockiert die Empfänger für den Botenstoff Adenosin an den Synapsen. Adenosin sammelt sich tagsüber an und macht müde. Ist es blockiert, fühlt man sich wacher, bis das Koffein abgebaut ist.

MerkenDie Synapse

An der Synapse springt kein Strom über.

Die Endknöpfchen geben Botenstoffe in den Spalt ab, die an Rezeptoren der nächsten Zelle andocken. Gifte und Drogen stören diese Übertragung.

BeispielSynapse und Botenstoffe

Koffein blockiert Adenosin-Rezeptoren. Warum macht es wacher? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Adenosin wirkt im Gehirn als Müdemacher.
  2. Koffein besetzt seinen Rezeptor.
  3. So bleibt das Signal aus.
  1. Adenosin wirkt im Gehirn als Müdemacher.
  2. Koffein besetzt seinen Rezeptor.
  3. So bleibt das Signal aus.
Ergebnis:
Adenosin kann dann nicht mehr andocken und das Müdewerden der Nervenzellen wird gehemmt.

AchtungSynapse als Direktverbindung gedacht

So nicht
An der Synapse geht der Strom einfach in die nächste Zelle über.
So richtig
Zwischen den Zellen liegt der synaptische Spalt. Die Erregung wird dort durch Botenstoffe (Transmitter) übertragen.

Es gibt einen Spalt. Er wird durch Botenstoffe überbrückt, die in die nächste Zelle einen neuen Impuls auslösen.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Wo sitzen die Rezeptoren an der Synapse? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die empfangende Zelle trägt die Rezeptoren.
    Lösung zeigen
    1. Die empfangende Zelle trägt die Rezeptoren.
    2. Der Botenstoff dockt dort an.
    Ergebnis:
    an der Membran der nächsten Zelle
  2. ●11
    Wie wird das Signal über den synaptischen Spalt übertragen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Endknöpfchen setzt Botenstoffe frei.
    2. Sie wandern durch den Spalt.
    3. Sie docken an Rezeptoren an.
    Ergebnis:
    durch Botenstoffe, die in den Spalt abgegeben werden
  3. ★12
    Warum sind Synapsen für das Lernen wichtig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Lernen verändert Synapsen.
    2. Verbindungen, die oft aktiv sind, werden stärker.
    Ergebnis:
    Häufig genutzte Verbindungen werden verstärkt, neue entstehen.

5Ich kann Bau und Funktion des Auges erklären und die Anpassung an Nähe und Ferne begründen.

EntdeckenFrage

Warum sieht man im Dunkeln keine Farben?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Die Netzhaut hat zwei Arten von Sinneszellen. Zapfen sehen Farben und brauchen viel Licht. Stäbchen sind sehr lichtempfindlich, unterscheiden aber keine Farben. Bei wenig Licht arbeiten fast nur Stäbchen.

MerkenDas Auge

Licht fällt durch die Linse auf die Netzhaut.

Dort steht das Bild kopf, das Gehirn dreht es um. Für Nahes wird die Linse dicker, für Fernes dünner.

BeispielBau und Funktion des Auges

Was bricht das Licht im Auge gemeinsam mit der Linse? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Hornhaut bricht das meiste Licht.
  2. Die Linse stellt die Schärfe nach.
  1. Die Hornhaut bricht das meiste Licht.
  2. Die Linse stellt die Schärfe nach.
Ergebnis:
die Hornhaut

AchtungBild im Auge für das Gesehene gehalten

So nicht
Das Bild auf der Netzhaut steht auf dem Kopf, also sehen wir die Welt verkehrt.
So richtig
Das Netzhautbild steht auf dem Kopf. Das Gehirn dreht es um, deshalb sehen wir die Welt aufrecht.

Auf der Netzhaut ist das Bild umgekehrt. Das Gehirn setzt daraus die Wahrnehmung zusammen.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Wie erklärt sich der blinde Fleck? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Sehnerv besteht aus Nervenfasern.
    Lösung zeigen
    1. Der Sehnerv besteht aus Nervenfasern.
    2. An der Austrittsstelle fehlen Sehzellen.
    3. Das Gehirn füllt die Lücke auf.
    Ergebnis:
    An der Stelle, an der der Sehnerv das Auge verlässt, gibt es keine Sehzellen.
  2. ●14
    Was geschieht beim Blick in die Ferne? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Paralleles Licht aus der Ferne braucht wenig Brechung.
    2. Die Linse wird flach.
    Ergebnis:
    Der Ziliarmuskel entspannt sich, die Linse wird flach.
  3. ★15
    George Stratton trug 1897 acht Tage lang eine Brille, die das Bild auf der Netzhaut umdrehte. Was zeigte sein Versuch? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Netzhautbild steht normalerweise kopf.
    2. Wahrnehmung entsteht im Gehirn.
    3. Das Gehirn lernt, die Signale neu zu deuten.
    Ergebnis:
    Das Gehirn kann sich an das veränderte Bild anpassen und die Welt wieder aufrecht wahrnehmen.

6Ich kann Reflexe von willkürlichen Handlungen unterscheiden und den Reflexbogen beschreiben.

EntdeckenFrage

Warum zieht man die Hand von der heißen Herdplatte weg, bevor man den Schmerz spürt?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Der Reflex läuft über das Rückenmark und nicht über das Gehirn. Die Antwort ist dadurch schneller. Der Schmerz erreicht das Bewusstsein erst, wenn die Hand schon weg ist.

MerkenReflex und willkürliche Handlung

Ein Reflex läuft über das Rückenmark und nicht über das Gehirn.

Der Weg ist Reiz, Sinneszelle, Nerv, Rückenmark, Nerv, Muskel. Willkürliche Handlungen steuert das Gehirn.

BeispielReflex und willkürliche Handlung

Welche Handlung ist ein Reflex? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Reflexe laufen schnell und ungewollt ab.
  2. Spielen und Schreiben sind gelernt und gewollt.
  1. Reflexe laufen schnell und ungewollt ab.
  2. Spielen und Schreiben sind gelernt und gewollt.
Ergebnis:
das Niesen bei Reizung der Nase

AchtungReflex und willkürliche Handlung verwechselt

So nicht
Das Zurückziehen der Hand von der heißen Platte ist eine willkürliche Handlung.
So richtig
Das schnelle Zurückziehen ist ein Reflex, ein angeborener, schneller Ablauf über das Rückenmark.

Ein Reflex ist schnell, angeboren und läuft ohne Nachdenken ab. Eine willkürliche Handlung entscheidet das Gehirn.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Beim Reflexbogen läuft das Signal vom Rezeptor zuerst wohin? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Weg beginnt am Rezeptor.
    Lösung zeigen
    1. Der Weg beginnt am Rezeptor.
    2. Dann kommt der sensorische Nerv.
    Ergebnis:
    über einen sensorischen Nerv zum Rückenmark
  2. ●17
    Wo liegt das Schaltzentrum beim Kniesehnenreflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Reflexbogen läuft über das Rückenmark.
    2. Das Gehirn erfährt es später.
    Ergebnis:
    im Rückenmark
  3. ★18
    Ein Arzt prüft die Reflexe. Wozu ist das nützlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Reflexbogen braucht intakte Nerven und Rückenmark.
    2. Fällt er aus, liegt der Schaden irgendwo auf dem Weg.
    Ergebnis:
    Fehlende oder veränderte Reflexe zeigen Schäden an Nerven oder Rückenmark.

7Ich kann Lernen und Gedächtnis erklären und Neuromythen prüfen.

EntdeckenFrage

Nutzt ein Mensch wirklich nur zehn Prozent seines Gehirns?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Nein, das ist ein Neuromythos. Bildgebende Verfahren zeigen, dass im Lauf eines Tages alle Bereiche aktiv sind. Schon ein kleiner Schaden kann zu Ausfällen führen.

MerkenLernen verändert das Gehirn

Beim Lernen werden genutzte Verbindungen zwischen Nervenzellen stärker.

Wiederholung, Abruf und Schlaf festigen das Gelernte. Lerntypen sind nicht belegt, die Zehn-Prozent-Zahl ist ein Mythos.

BeispielLernen, Gedächtnis und Neuromythen

Verändert Wiederholen die Verbindungen zwischen Nervenzellen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Lernen verändert Synapsen.
  2. Wiederholung stärkt Verbindungen.
  1. Lernen verändert Synapsen.
  2. Wiederholung stärkt Verbindungen.
Ergebnis:
Ja, oft genutzte Verbindungen werden stärker.

AchtungLernen als Ablegen auf einer Festplatte

So nicht
Das Gehirn speichert Gelerntes wie eine Festplatte, jedes Wort an einem festen Ort.
So richtig
Lernen verändert die Verbindungen zwischen Nervenzellen. Erinnerungen entstehen aus Mustern vieler Zellen und werden beim Abrufen neu zusammengesetzt.

Das Gehirn legt nichts ab. Es verstärkt Verbindungen, die oft genutzt werden.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Sind kreative Menschen rechtshirnig und logische linkshirnig? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Hälften haben Schwerpunkte, sind aber verbunden.
    Lösung zeigen
    1. Die Hälften haben Schwerpunkte, sind aber verbunden.
    2. Persönlichkeitstypen folgen daraus nicht.
    Ergebnis:
    Nein, beide Hälften arbeiten bei fast jeder Aufgabe zusammen.
  2. ●20
    Warum sagt man, das Gehirn sei „plastisch“? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Plastisch heißt formbar.
    2. Das gilt für Synapsen.
    Ergebnis:
    Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.
  3. ★21
    Lernt man besser, wenn man nach seinem Lerntyp unterrichtet wird? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Studien finden keinen Vorteil.
    2. Wirksam sind Abruf und verteiltes Üben.
    Ergebnis:
    Nein, dafür gibt es keinen Beleg.

8Ich kann die Wirkung von Stress, Schlaf und Hormonen auf Nervensystem und Körper beschreiben.

EntdeckenFrage

Warum merkt man sich Gelerntes besser nach einer Nacht Schlaf?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Im Schlaf spielt das Gehirn Erlebtes wieder ab und festigt Verbindungen zwischen Nervenzellen. Wer nach dem Lernen schläft, behält im Mittel mehr als jemand, der wach bleibt.

MerkenStress, Schlaf und Hormone

Bei Stress schüttet der Körper Adrenalin und Cortisol aus.

Kurzer Stress macht leistungsbereit, Dauerstress macht krank. Im Schlaf festigt das Gehirn Gelerntes, Jugendliche brauchen acht bis zehn Stunden.

BeispielStress, Schlaf und Hormone

Warum ist Erholung nach Stress wichtig? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Dauerhaft erhöhtes Cortisol ist schädlich.
  2. Pausen senken die Hormone.
  1. Dauerhaft erhöhtes Cortisol ist schädlich.
  2. Pausen senken die Hormone.
Ergebnis:
Ohne Pause bleiben Stresshormone erhöht und belasten Herz, Immunsystem und Schlaf.

AchtungStress als nur schädlich gedacht

So nicht
Stress ist immer schädlich und muss vermieden werden.
So richtig
Kurzer Stress macht leistungsbereit. Dauerstress ohne Erholung macht krank.

Stress kann helfen und schaden. Entscheidend sind Dauer und Erholung.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Wie viel Schlaf brauchen Jugendliche ungefähr? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Jugendliche brauchen mehr Schlaf als Erwachsene.
    Lösung zeigen
    1. Jugendliche brauchen mehr Schlaf als Erwachsene.
    2. Im Schlaf festigt das Gehirn das Gelernte.
    Ergebnis:
    acht bis zehn Stunden
  2. ●23
    Ist eine kleine Portion Aufregung vor einem Test immer schlecht? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Kurzer Stress aktiviert.
    2. Dauerstress ohne Erholung schadet.
    Ergebnis:
    Nein, sie kann leistungsbereit machen, solange sie nicht dauerhaft ist.
  3. ★24
    Warum werden Nerven- und Hormonsystem oft als Zusammenspiel beschrieben? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Nerven senden Impulse in Millisekunden.
    2. Hormone gelangen über das Blut und wirken länger.
    3. Beide steuern den Körper gemeinsam.
    Ergebnis:
    Nerven wirken schnell und gezielt, Hormone langsam und breit; Stress löst beides aus.

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

  1. ●25
    Welcher Teil des Weges vom Reiz zur Reaktion liegt zwischen den beiden Nerven? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der sensorische Nerv führt zum Gehirn.
    2. Der motorische Nerv führt vom Gehirn weg.
    3. Dazwischen wird verarbeitet.
    Ergebnis:
    das Zentrale Nervensystem, das die Signale verarbeitet
  2. ●26
    Welche Aufgabe hat das Axon? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das Axon ist die Leitung.
    2. Am Ende sitzen die Endknöpfchen.
    Ergebnis:
    Es leitet das Signal vom Zellkörper zu den Endknöpfchen.
  3. ●27
    Ein Signal läuft durch eine markhaltige Nervenfaser mit 40 Metern in der Sekunde vom Unterarm zum Rückenmark. Die Strecke beträgt 0,4 m. Wie lange dauert die Leitung?
    Lösung zeigen
    1. Zeit = Strecke : Geschwindigkeit.
    2. 0,4 m : 40 m/s = 0,01 s.
    3. Das sind 10 ms.
    Ergebnis:
    10 ms
  4. ●28
    Wie heißt der Stoff, der den Spalt zwischen zwei Nervenzellen überquert? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Im Spalt fließt kein Strom.
    2. Chemische Stoffe tragen das Signal.
    Ergebnis:
    Botenstoff, auch Transmitter genannt
  5. ●29
    Warum zuckt das Bein beim Kniesehnenreflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Dehnungsrezeptoren melden ans Rückenmark.
    2. Dort wird direkt auf den Muskel umgeschaltet.
    3. Das Gehirn spielt keine Rolle.
    Ergebnis:
    Der Schlag dehnt die Sehne, ein Signal läuft zum Rückenmark und zurück zum Muskel.
  6. ●30
    Was geschieht beim Lernen im Gehirn? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Lernen verändert Synapsen.
    2. Das Gehirn baut sich dadurch um.
    3. Das nennt man Plastizität.
    Ergebnis:
    Neue Verbindungen zwischen Nervenzellen entstehen, und genutzte werden verstärkt.

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Vom Reiz zur Reaktion
Ein Reiz trifft eine Sinneszelle, sie bildet daraus elektrische Signale.
Zentrales und peripheres Nervensystem
Gehirn und Rückenmark bilden das Zentrale Nervensystem.
Bau und Leitung der Nervenzelle
Dendriten nehmen Signale auf, der Zellkörper verarbeitet sie, das Axon leitet sie weiter.
Die Synapse
An der Synapse springt kein Strom über.
Das Auge
Licht fällt durch die Linse auf die Netzhaut.
Reflex und willkürliche Handlung
Ein Reflex läuft über das Rückenmark und nicht über das Gehirn.
Lernen verändert das Gehirn
Beim Lernen werden genutzte Verbindungen zwischen Nervenzellen stärker.
Stress, Schlaf und Hormone
Bei Stress schüttet der Körper Adrenalin und Cortisol aus.

AchtungWahrnehmung im Sinnesorgan gedacht

So nicht
Das Auge sieht, das Ohr hört.
So richtig
Das Auge nimmt Licht auf. Gesehen wird im Gehirn, das die Signale zu einem Bild zusammensetzt.

Das Sinnesorgan nimmt den Reiz auf. Die Wahrnehmung entsteht erst im Gehirn.

AchtungAufgaben der Gehirnteile verwechselt

So nicht
Das Kleinhirn denkt und plant, das Großhirn steuert den Herzschlag.
So richtig
Das Großhirn steuert Denken, Wahrnehmung und willkürliche Bewegung. Das Kleinhirn koordiniert Bewegungen und Gleichgewicht, der Hirnstamm Atmung und Herzschlag.

Ordne zu: Großhirn denkt und plant, Kleinhirn koordiniert, Hirnstamm hält die lebenswichtigen Dinge am Laufen.

AchtungRichtung der Erregung im Neuron verwechselt

So nicht
Das Axon nimmt die Signale auf, die Dendriten leiten sie weiter.
So richtig
Dendriten nehmen Signale auf, das Axon leitet sie zum Endknöpfchen und zur Synapse.

Merk dir die Richtung: Dendriten empfangen, Zellkörper verarbeitet, Axon leitet weiter.

AchtungZeit beim Nervenimpuls falsch gerechnet

So nicht
Zeit = Strecke · Geschwindigkeit, also 1 m · 100 m/s = 100 s.
So richtig
Zeit = Strecke : Geschwindigkeit = 1 m : 100 m/s = 0,01 s.

Teile die Strecke durch die Geschwindigkeit. Prüfe mit der Einheit: Meter geteilt durch Meter pro Sekunde ergibt Sekunden.

AchtungBeim Fallstab die Wurzel vergessen

So nicht
Fallstrecke 20 cm: t = 2 · 0,2 : 9,81 = 0,04 s.
So richtig
t = √(2 · 0,2 : 9,81) = 0,20 s.

Der Fall ist beschleunigt: s = ½ · g · t². Löse nach t auf und ziehe die Wurzel.

AchtungWirkung der Botenstoffe falsch gedeutet

So nicht
Ein Gift an der Synapse zerstört immer das ganze Axon.
So richtig
Gifte und Drogen docken an Rezeptoren an, blockieren oder verstärken die Übertragung. Das Axon bleibt zunächst erhalten.

Frag: Was macht der Stoff an der Synapse? Er blockiert, ersetzt oder verlängert den Botenstoff, er zerstört nicht den ganzen Nerv.

AchtungLinse beim Nahsehen falsch eingestellt

So nicht
Beim Blick auf ein Buch wird die Linse dünner.
So richtig
Beim Nahsehen zieht sich der Ziliarmuskel zusammen, die Linse wird dicker und bricht das Licht stärker.

Nah sehen heißt: Die Linse wird dick und rund. Fern sehen heißt: Sie wird flach.

AchtungReflex läuft ohne Nerven oder ohne Rückenmark

So nicht
Bei einem Reflex ist das Nervensystem gar nicht beteiligt.
So richtig
Auch Reflexe laufen über Nerven. Die Verschaltung liegt im Rückenmark, das Gehirn bekommt die Meldung erst danach.

Der Reflexbogen führt über sensorischen Nerv, Rückenmark und motorischen Nerv. Das Gehirn erfährt es später.

AchtungGrößenordnung der Nervenzellen falsch geschätzt

So nicht
Das Gehirn hat nur einige Millionen Nervenzellen.
So richtig
Das Gehirn hat etwa 86 Milliarden Nervenzellen. Eine Milliarde ist tausend Millionen.

Prüfe die Einheit: Milliarde ist tausendmal so viel wie Million. Das Gehirn hat Milliarden Nervenzellen.

AchtungNur zehn Prozent des Gehirns werden genutzt

So nicht
Wir nutzen nur zehn Prozent unseres Gehirns.
So richtig
Bildgebende Verfahren zeigen: Über den Tag werden alle Teile des Gehirns genutzt, auch im Schlaf sind viele aktiv.

Der Satz ist ein Mythos. Alle Gehirnbereiche haben Aufgaben, und Schäden in jedem Bereich haben Folgen.

AchtungLerntypen nicht als Mythos erkannt

So nicht
Ich bin ein visueller Lerntyp und lerne nur mit Bildern gut.
So richtig
Studien finden keinen Vorteil, wenn man Unterricht nach angeblichen Lerntypen ausrichtet. Wirksam sind Wiederholung, Abruf und Verteilen des Lernens.

Lerntypen sind nicht belegt. Wirksam sind Abruf, verteiltes Üben und Schlaf (Pashler und andere 2008).

AchtungRechts-links-Typen als Persönlichkeit gedacht

So nicht
Kreative Menschen sind rechtshirnig, logische linkshirnig.
So richtig
Die Hälften haben Schwerpunkte, arbeiten aber bei fast jeder Aufgabe zusammen. Persönlichkeitstypen lassen sich daraus nicht ableiten.

Beide Hälften arbeiten zusammen. Der Rechts-links-Typ ist ein Mythos.

AchtungSchlaf als Abschalten gedacht

So nicht
Im Schlaf ruht das Gehirn und tut nichts.
So richtig
Im Schlaf ordnet das Gehirn Erlebtes und festigt Gelerntes. Jugendliche brauchen acht bis zehn Stunden.

Schlaf ist aktive Arbeit des Gehirns. Er festigt Gedächtnis und hilft beim Lernen.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

  1. Ich kann den Weg vom Reiz zur Reaktion beschreiben und Sinnesorgan, Nerv und Gehirn zuordnen.

    31
    Was leisten Sinneszellen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.

  2. Ich kann Gehirn, Rückenmark und Nerven als Zentrales und Peripheres Nervensystem ordnen und die Aufgaben der Gehirnteile nennen.

    32
    Wo verlaufen die Nerven, die vom Gehirn zu den Beinen führen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    durch das Rückenmark in der Wirbelsäule und dann als periphere Nerven

  3. Ich kann den Bau einer Nervenzelle beschreiben und die Leitungszeit berechnen.

    33
    Welcher Teil der Nervenzelle enthält den Zellkern? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    der Zellkörper

  4. Ich kann die Übertragung an der Synapse erklären und die Wirkung von Giften und Drogen darauf beziehen.

    34
    Was ist ein Rezeptor an der Synapse? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    ein Eiweiß in der Membran, an das ein bestimmter Botenstoff passt

  5. Ich kann Bau und Funktion des Auges erklären und die Anpassung an Nähe und Ferne begründen.

    35
    Wozu dient die Pupille? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie regelt, wie viel Licht ins Auge fällt.

  6. Ich kann Reflexe von willkürlichen Handlungen unterscheiden und den Reflexbogen beschreiben.

    36
    Welche Handlung ist ein Reflex? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Zucken der Hand beim Berühren einer heißen Platte

  7. Ich kann Lernen und Gedächtnis erklären und Neuromythen prüfen.

    37
    Was hilft nach der Studienlage beim Behalten von Gelerntem? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Wiederholen, Abrufen und Verteilen des Lernens über mehrere Tage

  8. Ich kann die Wirkung von Stress, Schlaf und Hormonen auf Nervensystem und Körper beschreiben.

    38
    Was bewirkt das Hormon Cortisol bei Dauerstress? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es hält den Körper in Alarmbereitschaft und belastet ihn auf Dauer.

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Die Frage vom Anfang

EntdeckenRückschau

Wie lange braucht ein Reiz vom großen Zeh bis ins Gehirn?

Lies deine Vermutung vom Anfang. Kannst du die Frage jetzt mit dem Kapitel beantworten?

Auflösung

Schnelle Nervenfasern leiten mit bis zu 120 Metern in der Sekunde. Bei etwa 1,8 Metern Weg dauert es also nur rund 15 bis 20 Tausendstel Sekunden. Langsame Schmerzfasern brauchen viel länger.

Wörter

Funktion
eine Regel, die aus einer Zahl eine andere macht
Prozentsatz
wie viel Prozent es sind
Prozentwert
der Teil, um den es geht

Lösungen

  1. im Gehirn
  2. Das Gehirn bekommt weiter Signale aus dem Nervenstumpf und deutet sie als Schmerz im fehlenden Glied.
  3. Das Signal braucht Zeit durch Sinneszellen, Nerven und Gehirn, bevor die Reaktion beginnt.
  4. Gehirn und Rückenmark zentral, alle Nerven außerhalb peripher
  5. das Großhirn
  6. Viele Teile mit eigenen Aufgaben arbeiten zusammen und tauschen Signale aus.
  7. in den Endknöpfchen an der Synapse
  8. Der Impuls springt zwischen den Lücken der Markscheide weiter.
  9. Markhaltige Fasern leiten bis zu 120 Meter in der Sekunde, das sind mehr als 400 Kilometer pro Stunde.
  10. an der Membran der nächsten Zelle
  11. durch Botenstoffe, die in den Spalt abgegeben werden
  12. Häufig genutzte Verbindungen werden verstärkt, neue entstehen.
  13. An der Stelle, an der der Sehnerv das Auge verlässt, gibt es keine Sehzellen.
  14. Der Ziliarmuskel entspannt sich, die Linse wird flach.
  15. Das Gehirn kann sich an das veränderte Bild anpassen und die Welt wieder aufrecht wahrnehmen.
  16. über einen sensorischen Nerv zum Rückenmark
  17. im Rückenmark
  18. Fehlende oder veränderte Reflexe zeigen Schäden an Nerven oder Rückenmark.
  19. Nein, beide Hälften arbeiten bei fast jeder Aufgabe zusammen.
  20. Es verändert seine Verbindungen durch Erfahrung und Übung.
  21. Nein, dafür gibt es keinen Beleg.
  22. acht bis zehn Stunden
  23. Nein, sie kann leistungsbereit machen, solange sie nicht dauerhaft ist.
  24. Nerven wirken schnell und gezielt, Hormone langsam und breit; Stress löst beides aus.
  25. das Zentrale Nervensystem, das die Signale verarbeitet
  26. Es leitet das Signal vom Zellkörper zu den Endknöpfchen.
  27. 10 ms
  28. Botenstoff, auch Transmitter genannt
  29. Der Schlag dehnt die Sehne, ein Signal läuft zum Rückenmark und zurück zum Muskel.
  30. Neue Verbindungen zwischen Nervenzellen entstehen, und genutzte werden verstärkt.
  31. Sie wandeln Reize in elektrische Signale um.
  32. durch das Rückenmark in der Wirbelsäule und dann als periphere Nerven
  33. der Zellkörper
  34. ein Eiweiß in der Membran, an das ein bestimmter Botenstoff passt
  35. Sie regelt, wie viel Licht ins Auge fällt.
  36. Zucken der Hand beim Berühren einer heißen Platte
  37. Wiederholen, Abrufen und Verteilen des Lernens über mehrere Tage
  38. Es hält den Körper in Alarmbereitschaft und belastet ihn auf Dauer.